JP2018116309A - 画像取得装置、画像取得方法および顕微鏡 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この画像取得装置は、照明光を照射された生体サンプルから得られる散乱光を取得する撮像素子を具備し、撮像素子は、第1の合焦位置にて撮像素子を露光した後、第1の合焦位置に対し所定の間隔をあけて設定された第2の合焦位置にて露光し、1の合焦位置および第2の合焦位置で多重露光した画素信号を得るものである。
【選択図】図5
Description
前記照明光はストロボ発光であってよい。
<第1の実施形態>
[1.本実施形態の画像取得装置の概要]
図1は、典型的なZスタック撮像方法を示す図である。
例えば細胞スメアスライドなど、厚さのある生体サンプルの検査においては、細胞1内に存在するかもしれない細菌2などの観察対象を逃さず見つけ出すことができるように、複数の焦点位置(Z1,Z2,・・・Zn)で画像を撮像することが行われる。このような複数の焦点位置で撮像された複数の画像は「Zスタック」と呼ばれる。
より具体的には、本実施形態の画像取得装置は、例えば、対物レンズを用いた光学系の焦点深度などを基準に予め決められた複数の焦点位置(Z1,Z2,・・・Zn)のなかの連続する複数の焦点位置で撮像素子を多重露光させたり、連続する複数の焦点位置間に跨って撮像素子を連続的に露光させたりすることで上記の平均画像を取得する。これによって、Zスタックの画像の枚数を低減しつつ、観察対象の撮像漏れのないZスタックを得ることができる。
以下に、本実施形態の画像取得装置の詳細を説明する。
なお、本実施形態は、連続する2つの焦点位置で撮像素子を多重露光させることによって上記の平均画像を取得する画像取得装置である。
図3は本実施形態の画像取得装置100の構成を示す図である。
顕微鏡10は、ステージ11、光学系12、光源ユニット13、撮像素子14、光源駆動部15、ステージ駆動部16、およびカメラ制御部17を有する。
次に、データ処理部20の構成について説明する。
図4はデータ処理部20のハードウェアの構成を示すブロック図である。
データ処理部20は、演算制御を行うCPU(Central Processing Unit)21、ROM(Read Only Memory)22、CPU21のワークメモリとなるRAM(Random Access Memory)23、ユーザの操作に応じた命令を入力する操作入力部24、インターフェイス部25、表示部26、記憶部27及びこれらを互いに接続するバス28を備える。
次に、本実施形態の画像取得装置100における生体サンプル画像の取得処理について説明する。
まず、ステージ制御部31は、最初の焦点位置Z1に焦点が結ばれるようにステージ11のz軸方向の位置を設定する。
露光制御部32は、顕微鏡10内の撮像素子14を画像の取り込み状態である露光可能状態にするようにカメラ制御部17に露光制御信号S3を供給する。カメラ制御部17は露光制御信号S3を受けると、光源ユニット13からの光照射に先立ち、撮像素子14を露光可能な状態にする(T1)。
続いて、次の2つの焦点位置Z3、Z4についての多重露光による撮像が同様に行われる。すなわち、前の2つの焦点位置Z1、Z2で多重露光がされた撮像素子14からの画像の取り込みが完了したところで、露光制御部32は再度、カメラ制御部17に露光制御信号S3を供給して撮像素子14を再び露光可能状態にする(T8)。
以降に続く焦点位置においても、二重露光による平均画像の取得が同様に繰り返される。
典型的なZスタックにおけるそれぞれの固定焦点画像は、撮像間隔を0.5μmとして、それぞれの焦点位置Z1,Z2,・・・,Z10,・・・(図1参照)で撮像して得られた画像である。なお、これらの固定焦点画像は、図9に示すように、撮像素子14により撮像された画像(図6の小領域AR)の中のさらに一部分BRである。
このように、連続する4つの焦点位置での多重露光により得られた平均画像についても、生体サンプルの観察上問題無い程度の画質が得られることが確認された。参考のため、図10に連続する4つの焦点位置での多重露光により得られた平均画像と、その4つの焦点位置での固定焦点画像とを対比して示す。
図11は微細な発光点から発せられる540nm(緑色)の光をNA0.8の対物レンズにて観察した際に得られる輝点イメージのデフォーカス特性を示すグラフである。
このグラフにおいて、縦軸は情報を計算した各ピクセルの輝度を示すカウント値(intensity count)、横軸はイメージャ上のピクセル(pixels)、グラフ中の複数の線はデフォーカス量毎の光軸のずれ量とカウント値との相関をそれぞれ示す。なお、カウント値(intensity count)は輝度(コントラスト)の指標値である。このように、540nm緑色のイメージのデフォーカス特性においては、デフォーカス量が2μmを越えるあたりから急激に輝度(コントラスト)が低下することが分かる。
次に、上記の実施形態の変形例を説明する。
図13はZスタックの撮像時の動作の変形例1を示すタイミングチャートである。
この変形例1の画像取得装置は、上記の実施形態の画像取得装置100によるZスタック撮像動作において、ステージ11を連続して移動させる、つまり焦点位置を連続的に移動させるようにしたものである。ステージ11の移動速度は少なくとも露光中は一定であることが望ましい。
図14はZスタックの撮像時の動作の変形例2を示すタイミングチャートである。
変形例2の画像取得装置は、ステージ11を連続して移動させるとともに、連続する複数の焦点位置に跨って撮像素子14を連続的に露光させるように光照射タイミングが設定されたものである。本変形例2の画像取得装置のその他の動作は、変形例1の画像取得装置と基本的には同様である。この変形例2によっても、上記の実施形態の効果を同様に得ることができる。また、連続する複数の焦点位置に跨って撮像素子14を連続的に露光させることによって、上記の変形例1に比較して、観察対象の撮像漏れによる見逃しが生じる危険をよりいっそう低減することができる。
図15はZスタックの撮像時の動作の変形例3を示すタイミングチャートである。
変形例3の画像取得装置は、連続する複数の焦点位置に跨って撮像素子14を連続的に露光させる間、光源ユニット13の光照射のオンとオフを焦点位置の間隔よりも短い一定の周期で繰り返し切り替えるようにしたものである。この変形例3によっても、上記の実施形態の画像処理装置100および変形例2の画像取得装置の効果を同様に得ることができる。また、本変形例3によれば、光照射のオンデューティ比の選択により露光時間を調整することが可能である。
図16はZスタックの撮像時の動作の変形例4を示すタイミングチャートである。
本変形例4の画像取得装置は、光源ユニット13からの光照射タイミングとステージ11の移動タイミングとを同期させるとともに、Zスタックの間隔毎にステージ11の移動と停止を切り替えることによって、連続的に露光される位置が範囲(図2参照)間で連続するようにしたものである。
10…顕微鏡
20…データ処理部
11…ステージ
12…光学系
12A…対物レンズ
12B…結像レンズ
13…光源ユニット
13A…光源
13B…集光レンズ
14…撮像素子
15…光源駆動部
16…ステージ駆動部
17…カメラ制御部
21…CPU
22…ROM
23…RAM
24…操作入力部
31…ステージ制御部
32…露光制御部
33…ストロボ制御部
34…画像取得部
100…画像取得装置
Claims (10)
- 照明光を照射された生体サンプルから得られる散乱光を取得する撮像素子を具備し、
前記撮像素子は、第1の合焦位置にて前記撮像素子を露光した後、前記第1の合焦位置に対し所定の間隔をあけて設定された第2の合焦位置にて露光し、前記1の合焦位置および前記第2の合焦位置で多重露光した画素信号を得る
画像取得装置。 - 請求項1に記載の画像取得装置であって、
前記撮像素子は、前記生体サンプルを載置するステージの移動によって、前記多重露光した画素信号を得る
画像取得装置。 - 請求項1に記載の画像取得装置であって、
前記撮像素子は、前記照明光の照射タイミングの制御によって、前記多重露光した画素信号を得る
画像取得装置。 - 請求項3に記載の画像取得装置であって、
前記照明光はストロボ発光である
画像取得装置。 - 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の画像取得装置であって、
前記撮像素子はCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサまたはCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサである
画像取得装置。 - 請求項1に記載の画像取得装置であって、
前記照明光は、透過照明光、または蛍光画像を得る暗視野光源からの光である
画像取得装置。 - 照明光を照射された生体サンプルから得られる散乱光を取得する撮像素子を具備し、
前記撮像素子は、第1の合焦位置にて前記撮像素子を露光した後、前記第1の合焦位置に対し所定の間隔をあけて設定された第2の合焦位置にて露光し、前記1の合焦位置および前記第2の合焦位置で多重露光した画素信号を得る
顕微鏡。 - 照明光を照射された生体サンプルからの散乱光により、撮像素子を第1の合焦位置にて露光した後、前記第1の合焦位置に対し所定の間隔をあけて設定された第2の合焦位置にて露光し、多重露光した画素信号を得る
画像取得方法。 - 照明光を照射された被写体から得られる散乱光を取得する撮像素子を具備し、
前記撮像素子は、第1の合焦位置にて前記撮像素子を露光した後、前記第1の合焦位置に対し所定の間隔をあけて設定された第2の合焦位置にて露光し、前記1の合焦位置および前記第2の合焦位置で多重露光した画素信号を得る
画像取得装置。 - 照明光を生体サンプルに照射する光源と、
前記照明光を照射された生体サンプルから得られる散乱光を取得する撮像素子と、
第1の合焦位置にて前記撮像素子を露光させた後、前記第1の合焦位置に対し所定の間隔をあけて設定された第2の合焦位置にて露光させ、前記1の合焦位置および前記第2の合焦位置で多重露光した画素信号を得るように制御を行う制御部と
を具備する画像取得装置。
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JP2018076942A JP2018116309A (ja) | 2018-04-12 | 2018-04-12 | 画像取得装置、画像取得方法および顕微鏡 |
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2018
- 2018-04-12 JP JP2018076942A patent/JP2018116309A/ja active Pending
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